[发明专利]基于并行级联系统极化码的迭代译码缩放因子优化方法

说明书

一种基于并行级联系统极化码的迭代译码缩放因子优化方法，是对并行级联系统极化码译码时，根据优化准则，对迭代译码结构中的缩放因子进行优化。该方法的操作步骤包括：确定并行级联系统极化码的参数配置，统计实际和理想译码条件下的外信息，确定最优确定系数。本发明对迭代译码所交互的外信息进行修正和优化，提高了迭代译码的性能。

技术领域

本发明涉及一种基于并行级联系统极化码的迭代译码的缩放因子优化方法，用于提高信道编码的性能，从而保证信道的可靠传输。属于数字通信的信道编码的技术领域。

背景技术

图1给出了通信系统的框图。其中的信道编码是数字通信中的一项重要技术。信道编码技术能够实现高效率、高可靠性地传输信息。

1993年，一种新型信道编码方案-并行级联递归系统卷积码被提出(Turbo码)。它获得了几乎接近香农极限的译码性能。受到级联码的启发，基于极化码的性能优势，刘爱军等人提出了并行级联的系统极化码及相应的迭代译码方案。若不可靠的外信息在分量码译码器之间来回迭代，则译码获得性能增益的可能性不大。因此很有必要对输出的外信息进行一定程度的修正(缩放)。本发明针对并行级联系统极化码的迭代译码的缩放因子进行优化，以便提高系统的整体性能。

下面介绍极化码：极化码(Polarcodes)是2009年由E.Arikan提出的一种已经被严格证明能够达到信道容量的构造性的信道编码方法。进行极化编码之前，先要对N＝2ⁿ(n≥1)个独立的二进制输入信道(或先后N次使用同一个信道，即一个信道的N个可用时隙)，应用图2所示的信道极化的基本单元对二进制输入离散信道反复进行极化，其中，n为正整数。最基本的信道极化(参见图2)是对两个相同的未经极化的信道进行单步极化操作，其中，是信道输入符号的集合，对于二进制输入信道，的取值范围为{0,1}；是信道输出符号的集合。如图2所示，该极化信道的输入比特分别标注为u₁和u₂，这两个输入比特通过一个模二加法器输出而得到x₁，同时将u₂直接赋值给x₂，即x₂＝u₂，为模二加运算符号。把x₁和x₂分别送入未经极化的信道W，

其输出为y₁和y₂。从该信道极化基本的输入(u₁和u₂)和两个信道的输出(y₁和y₂)看，原本独立的两个未经极化的信道W被合并成一个两输入两输出的向量信道其中，为笛卡尔积的运算符号。该向量信道包含两个子信道(输入为u₁，输出为y₁y₂)和(输入为u₂，输出为u₁y₁y₂)，这两个子信道就是两个极化信道。经过该单步极化过程，从信道容量上看，其中，I()是求信道容量的函数的运算符号。

也就是说：单步极化后，在和容量保持不变的情况下，相比原本未经极化的信道，极化后的信道容量发生了偏离：一个增加，另一个减少。如果对两组已经完成一次极化操作的信道，再在两组互相独立的转移概率相同的极化信道之间，继续分别进行单步极化操作，该偏离会更加明显。其中第二组单步极化操作被称为第二层极化操作，而前一组单步极化操作则称为第一层极化操作。每多做一层极化操作，需要的信道数就会比原先多一倍。因此，对N＝2ⁿ个信道进行完全的极化，共需要n层极化操作，且每一层的极化操作包括了N/2次单步极化操作，如不加特殊说明，本文中的“对N个信道进行极化操作”是指完全极化。

理论上已经证明，对接近无穷多个信道进行极化操作后，会出现一部分信道的容量为1(即通过该部分信道传输的比特肯定会被正确接收)，其余信道容量为0(即完全无法在其余信道上完成比特的可靠传输)的现象，而容量为1的信道占全部信道的比例正好为原二进制输入离散信道的容量。